本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear無人直升機(jī)硬件回路仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無人直升機(jī)是通過遠(yuǎn)程遙控地面站或機(jī)載計(jì)算機(jī)控制，能夠進(jìn)行垂直起降的無人飛行器，，在工業(yè)、國防和科研等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。無人直升機(jī)是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性控制系統(tǒng)，而且是一個(gè)具有多變量、強(qiáng)耦合、時(shí)變性的非自衡系統(tǒng)。飛控系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性、機(jī)動(dòng)性和實(shí)時(shí)性要求很高，其控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)極具挑戰(zhàn)性。為了對(duì)控制算法進(jìn)行有效驗(yàn)證，同時(shí)控制研究成本，開發(fā)一套用于模擬無人直升機(jī)真實(shí)飛行情況，實(shí)現(xiàn)控制器參數(shù)調(diào)整、飛行路徑規(guī)劃、飛行曲線優(yōu)化等功能仿真系統(tǒng)極具實(shí)用意義。本文主要設(shè)計(jì)一套基于FlightGear仿真軟件的無人直升機(jī)硬件回路仿真系統(tǒng)，在仿真系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)飛控系統(tǒng)有效控制。 首先，通過介紹無人直升機(jī)仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)、硬件回路仿真的目的與實(shí)驗(yàn)點(diǎn)、仿真范圍與性能要求以及預(yù)期的成果，從而實(shí)現(xiàn)硬件回路仿真系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。 接著，進(jìn)行無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型分析和飛控系統(tǒng)與地面站設(shè)計(jì)。通過在FlightGear和MATLAB上搭建仿真模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過構(gòu)建無人直升機(jī)三維模型及飛行環(huán)境模型，從而完成無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)和地面站的軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 最后，通過設(shè)計(jì)硬件回路通訊模塊實(shí)現(xiàn)MATLAB、FlightGear、遙控器、飛控計(jì)算機(jī)和地面站各個(gè)模塊之間的相互通訊完成整個(gè)仿真系統(tǒng)的搭建。并通過運(yùn)行仿真軟件系統(tǒng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析從而驗(yàn)證該系統(tǒng)的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：無人直升機(jī) FlightGear 硬件回路 仿真系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：V275.1;V249.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外無人直升機(jī)研究現(xiàn)狀與技術(shù)難點(diǎn)12-15
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 無人直升機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)14-15
• 1.3 硬件回路仿真研究和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 硬件回路仿真研究15-16
• 1.3.2 國內(nèi)外硬件回路仿真發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 硬件回路仿真需求分析與方案設(shè)計(jì)18-32
• 2.1 硬件回路仿真的需求分析18-25
• 2.1.1 硬件回路仿真目的與實(shí)驗(yàn)點(diǎn)21-23
• 2.1.2 硬件回路仿真范圍與性能要求23-24
• 2.1.3 硬件回路仿真的預(yù)期成果24-25
• 2.2 硬件回路仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)25-31
• 2.2.1 硬件回路仿真系統(tǒng)的構(gòu)建25-26
• 2.2.2 硬件回路仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)26-28
• 2.2.4 硬件回路各模塊設(shè)計(jì)28-31
• 2.3 預(yù)期的設(shè)計(jì)問題31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 無人直升機(jī)仿真模型構(gòu)建與設(shè)計(jì)32-43
• 3.1 無人直升機(jī)數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.1.1 無人直升機(jī)機(jī)體運(yùn)動(dòng)的牛頓—?dú)W拉方程32
• 3.1.2 無人直升機(jī)非線性數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.1.3 線性化后的狀態(tài)空間模型33
• 3.2 無人直升機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真模型構(gòu)建33-40
• 3.2.1 基于 JSBSim\YASim 動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建34-38
• 3.2.3 基于 MATLAB 動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建38-40
• 3.3 無人機(jī)、地形等三維模型的建立40-41
• 3.3.1 無人直升機(jī)三維模型的建立40-41
• 3.3.2 飛行環(huán)境地形模型的建立41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)與地面站設(shè)計(jì)43-63
• 4.1 飛控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43-45
• 4.1.1 主控計(jì)算機(jī)43-44
• 4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)44
• 4.1.3 數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)44
• 4.1.4 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)44-45
• 4.2 飛控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.1 軟件總體架構(gòu)45
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊45
• 4.2.3 數(shù)據(jù)通信模塊45-46
• 4.2.4 反饋控制模塊46
• 4.3 地面站軟件設(shè)計(jì)46-52
• 4.3.1 地面站軟件需求分析46-50
• 4.3.2 地面站總體設(shè)計(jì)50-51
• 4.3.3 地面站各模塊設(shè)計(jì)51-52
• 4.4 地面站軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)52-62
• 4.4.1 開發(fā)環(huán)境的搭建52-55
• 4.4.2 數(shù)據(jù)分析與展現(xiàn)模塊55-61
• 4.4.3 控制命令輸入與上傳61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 硬件回路通訊與數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)63-73
• 5.1 硬件回路通訊模塊設(shè)計(jì)63-68
• 5.1.1 MATLAB 與 FlightGear 通訊設(shè)計(jì)63-64
• 5.1.2 MATLAB 與遙控器通訊設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.3 FlightGear 與飛控計(jì)算機(jī)通訊設(shè)計(jì)65-68
• 5.1.4 FlightGear 與地面站通訊設(shè)計(jì)68
• 5.2 飛行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放68-69
• 5.2.1 基于 MATLAB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放68
• 5.2.2 基于 FlightGear 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放68-69
• 5.2.3 基于地面站的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放69
• 5.3 基于 MATLAB 飛行數(shù)據(jù)分析69-72
• 5.3.1 飛行姿態(tài)跟蹤的分析69-71
• 5.3.2 飛行位置跟蹤的分析71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 仿真系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)73-76
• 6.1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)73-74
• 6.1.1 仿真硬件系統(tǒng)連接73-74
• 6.1.2 仿真軟件系統(tǒng)運(yùn)行74
• 6.2 基于仿真系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)74-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 總結(jié)與展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 致謝79-80
• 附件80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于FlightGear無人直升機(jī)硬件回路仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：321893